Turbine ( fr. turbine fra lat. turbo - hvirvelvind , rotation ) - motor , vingemaskine , hvor omdannelsen [1] af kinetisk energi og/eller indre energi af arbejdsvæsken ( damp , gas , vand ) til mekanisk arbejde på skaftet. Strålen af arbejdsvæsken virker på bladene , der er fastgjort rundt om rotorens omkreds , og sætter dem i bevægelse.
Den bruges som drev til en elektrisk generator på termiske, nukleare og vandkraftværker , som en integreret del af drev til sø-, land- og lufttransport, et kompressordrev i en gasturbinemotor, samt en hydrodynamisk transmission, hydraulisk pumper.
Forsøg på at skabe mekanismer svarende til turbiner har været gjort i meget lang tid. En beskrivelse af en primitiv dampturbine lavet af Heron af Alexandria (1. århundrede e.Kr.) er kendt. Ifølge I. V. Linde [2] gav det 19. århundrede anledning til en "masse af projekter", der stoppede før de "materielle vanskeligheder" ved deres gennemførelse. Først i slutningen af det 19. århundrede, da udviklingen af termodynamik (øgning af effektiviteten af turbiner til at sammenligne med en frem- og tilbagegående maskine), maskinteknik og metallurgi (øgning af styrken af materialer og fremstillingsnøjagtighed, der er nødvendig for at skabe højhastighedshjul), Gustaf Laval ( Sverige ) og Charles Parsons ( Storbritannien ) skabte uafhængigt af hinanden dampturbiner egnet til industri. [3]
Den første dampturbine blev skabt af den svenske opfinder Gustav Laval i 1883 . Ifølge en version skabte Laval den for at drive en mælkeseparator af hans eget design. Til dette var en højhastighedskørsel nødvendig . Datidens motorer gav ikke tilstrækkelig fart. Den eneste udvej var at designe en højhastighedsturbine. Laval valgte damp, som var meget udbredt på det tidspunkt, som arbejdsvæske. Opfinderen begyndte at arbejde på sit design og samlede til sidst en brugbar enhed. I 1889 supplerede Laval turbinedyserne med koniske ekspandere, således dukkede den berømte Laval-dyse op , som blev stamfader til fremtidige raketdyser. Laval-turbinen var et gennembrud inden for teknik. Det er nok at forestille sig de belastninger, som pumpehjulet oplevede i det for at forstå, hvor svært det var for opfinderen at opnå stabil drift af turbinen. Ved store hastigheder af turbinehjulet forårsagede selv et lille skift i tyngdepunktet alvorlige vibrationer og overbelastning af lejerne . For at undgå dette brugte Laval en tynd aksel, der kunne bøje sig, når den blev drejet.
I 1884 modtog den engelske ingeniør Charles Parsons patent på en flertrins turbine. Turbinen er designet til at drive en elektrisk generator. I 1885 udviklede han en forbedret version, der blev meget brugt i kraftværker. Ved udformningen af turbinen blev der brugt et nivelleringsapparat, som er et sæt faste fælge (skiver) med vinger, der havde den modsatte retning. Turbinen havde tre trin med forskellige tryk med forskellig vingegeometri og stigning. Turbinen brugte således både " aktiv " og " reaktiv " princippet.
I 1889 blev omkring tre hundrede af disse turbiner brugt til at generere elektricitet. Parsons forsøgte at udvide omfanget af sin opfindelse og i 1894 byggede han et forsøgsfartøj " Turbinia " drevet af en dampturbine. På test viste den en rekordhastighed på 60 km/t.
Umuligheden af at opnå stor samlet effekt og den meget høje rotationshastighed af enkelttrins Laval-dampturbiner (op til 30.000 rpm for de første prøver) førte til, at de kun beholdt deres betydning for at drive hjælpemekanismer. Aktive dampturbiner har udviklet sig i retning af at skabe flertrinsdesign, hvor dampekspansion udføres i en række sekventielt arrangerede trin. Dette gjorde det muligt at øge enhedseffekten betydeligt, samtidig med at en moderat omdrejningshastighed, der er nødvendig for den direkte forbindelse af turbineakslen, med mekanismen roteret af den, blev bibeholdt.
Parsons-jet-dampturbinen blev brugt i nogen tid (hovedsageligt på krigsskibe), men gav efterhånden plads til mere kompakte kombinerede aktiv-jet-turbiner, hvor højtryks-jet-delen blev erstattet af en enkelt- eller dobbeltkronet aktiv skive. Som et resultat er tab på grund af damplækage gennem hullerne i vingeapparatet faldet, turbinen er blevet enklere og mere økonomisk.
Turbinetapet består af to hoveddele. Løbehjul - vinger monteret på rotoren (den bevægelige del af turbinen), som direkte skaber rotation. Og dyseapparatet - blade monteret på statoren (den faste del af turbinen), som roterer arbejdsvæsken for at give strømmen den nødvendige angrebsvinkel i forhold til skovlhjulets blade.
I henhold til bevægelsesretningen for strømmen af arbejdsfluidet skelnes der mellem aksiale dampturbiner , hvor strømmen af arbejdsfluidet bevæger sig langs turbinens akse, og radialt , retningen af strømmen af arbejdsfluidet, hvori er vinkelret på turbineakslens akse. Centrifugalturbiner (turboladere) skelnes også som en separat type turbine.
Ifølge antallet af kredsløb er turbiner opdelt i enkeltkredsløb, dobbeltkredsløb og trekredsløb. Meget sjældent kan turbiner have fire eller fem kredsløb. En multi-loop turbine gør det muligt at anvende store termiske entalpiforskelle ved at rumme et stort antal forskellige tryktrin.
I henhold til antallet af aksler skelner de mellem enkeltakslet, toakslet, sjældnere treakslet, forbundet med en fælles termisk proces eller et fælles gear ( gearkasse ). Arrangementet af akslerne kan være både koaksialt og parallelt med uafhængigt arrangement af akslerne.
På steder, hvor akslen passerer gennem husets vægge, er endetætninger installeret for at forhindre lækage af arbejdsvæsken til ydersiden og sugning af luft ind i huset.
I den forreste ende af akslen er der monteret en begrænsende centrifugalregulator (sikkerhedsregulator), som automatisk stopper (sænker) turbinen, når omdrejningstallet stiger med 10-12 % over den nominelle værdi.
| Motorer | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| se også evighedsmaskine Gearmotor gummi motor | |||||||||||||||||